11第十一单元04第48讲探究性综合实验【正文】

第48讲探究性综合实验考点一物质组成或性质探究实验1.[2023·湖南师大附中模拟](NH4)2Cr2O7用于有机合成催化剂、媒染剂、显影液等。某化学兴趣小组对(NH4)2Cr2O7的部分性质及组成进行探究。已知:Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黄色(1)在试管中加入少量(NH4)2Cr2O7固体,滴加足量浓KOH溶液,振荡、微热,观察到的主要现象是固体溶解、、

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(2)为探究(NH4)2Cr2O7(摩尔质量为252g·mol-1)的分解产物,按下图连接好装置,在A中加入5.040g样品进行实验。①仪器B的名称是。

②加热A至恒重,观察到D中溶液不变色,同时测得A、B中质量变化分别为2.00g、1.44g,写出重铬酸铵加热分解反应的化学方程式:。

③C的作用是。

实验室常用甲醛法测定含(NH4)2Cr2O7的样品中氮的质量分数,其反应原理为2Ba2++Cr2O72-+H2BaCrO4↓+2H+、4NH4++6HCHO3H++6H2O+(CH2)6N4H+[滴定时,1mol(CH2)6N4H+与1molH+相当],然后用NaOH实验步骤:称取样品2.800g,配成250mL溶液,移取25.00mL样品溶液于250mL锥形瓶中,用氯化钡溶液使Cr2O72-完全沉淀后,加入10mL20%的中性甲醛溶液,摇匀、静置5min后,加入1~2滴酚酞溶液,用0.2000mol·L-1NaOH①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后,直接加入NaOH标准溶液进行滴定,则滴定时用去NaOH标准溶液的体积 (填“偏大”“偏小”或“无影响”);滴定时边滴边摇动锥形瓶,眼睛应观察。

②滴定结果如下表所示滴定次数待测溶液的体积/mL标准溶液的体积滴定前刻度/mL滴定后刻度/mL125.001.0721.06225.000.8820.89325.000.2021.20425.000.6620.66该样品中氮的质量分数为。

2.[2023·辽宁锦州渤大附中模拟]三氯化铬(CrCl3)为紫色单斜晶体,熔点为83℃,易潮解,易升华,溶于水但不易水解,高温下能被氧气氧化,工业上主要用作媒染剂和催化剂。(1)某化学小组用Cr2O3和CCl4在高温下制备无水三氯化铬,部分实验装置如图所示,其中三颈烧瓶内装有CCl4,其沸点为76.8℃。①基态Cr原子的价层电子排布为。

②实验前先往装置A中通入N2,其目的是排尽装置中的空气,在实验过程中还需要持续通入N2,其作用是 。

③装置C的水槽中应盛有(填“冰水”或“沸水”)。

④装置B中还会生成光气(COCl2),B中反应的化学方程式为 。

(2)CrCl3的工业制法:先用40%的NaOH溶液将红矾钠(Na2Cr2O7)转化为铬酸钠(Na2CrO4),加入过量CH4OH,再加入10%HCl溶液,可以看到有气泡产生。写出用CH3OH将铬酸钠(Na2CrO4)还原为CrCl3的离子方程式:。

(3)为进一步探究CrCl3的性质,某同学取试管若干支,分别加入10滴0.1mol·L-1CrCl3溶液,并用4滴2mol·L-1H2SO4溶液酸化,再分别加入不同滴数的0.1mol·L-1KMnO4溶液,并在不同的温度下进行实验,反应现象记录于表中。KMnO4的用量(滴数)在不同温度下的反应现象25℃90~100℃1紫红色蓝绿色溶液2~9紫红色黄绿色溶液,且随KMnO4滴数增加,黄色成分增多10紫红色澄清的橙黄色溶液11~23紫红色橙黄色溶液,有棕褐色沉淀,且随KMnO4滴数增加,沉淀增多24~25紫红色紫红色溶液,有较多的棕褐色沉淀①温度对反应的影响。CrCl3与KMnO4在常温下反应,观察不到Cr2O72-的橙色,甲同学认为其中一个原因是Cr2O72-的橙色被MnO4-的紫红色掩盖,另一种可能的原因是,②CrCl3与KMnO4的用量对反应的影响。对表中数据进行分析,在上述反应条件下,欲将Cr3+氧化为Cr2O72-,CrCl3与KMnO4最佳用量比为。这与由反应10Cr3++6MnO4-+11H2O5Cr2O72-+6Mn。

考点二反应原理探究实验3.某兴趣小组探究溶液中NaNO2与KI的反应。【查阅资料】①NaNO2常温下比较稳定,在一定条件下可将碘离子氧化为碘单质,同时被还原为NO。②HNO2室温下不稳定,分解产生NO和NO2。【实验探究】序号实验Ⅰ实验Ⅱ操作3滴0.01mol·L-1NaNO2溶液现象无明显现象有微小无色气泡,溶液变为蓝色(1)NaNO2溶液显弱碱性,用离子方程式说明原因:。

(2)实验Ⅰ无明显现象的原因是。

(3)根据实验Ⅱ现象,甲同学认为NaNO2将I-氧化为碘单质,请写出该反应的离子方程式:。

(4)乙同学认为,上述现象不足以证明NaNO2将碘离子氧化,追加以下实验:序号操作现象Ⅲ有大量气泡和紫色泡沫产生,液面上方气体变为红棕色,溶液呈紫黑色①实验Ⅲ能够证明是NaNO2将碘离子氧化的证据是。

②解释实验Ⅱ中液面上方气体未变色的原因:。

(5)探究实验Ⅲ中红棕色气体的来源。来源1:HNO2分解产生NO和NO2;来源2:产生的NO再被空气氧化为NO2。【设计实验】利用5mL注射器,吸取1mL0.2mol·L-1NaNO2和1mL0.2mol·L-1KI及少量淀粉的混合溶液,针头朝上排尽空气后,吸入少量稀硫酸并迅速将针头插入橡皮塞(如图所示)。收集证据:若(填写实验操作及现象),则证明红棕色气体来源2正确。

【实验结论】在酸性条件下,NaNO2可将碘离子氧化为碘单质,同时被还原为NO。4.[2023·湖北十一校联考]某小组探究Ag+、Fe3+能否将I-氧化,甲同学设计了如下实验:实验现象A中溶液呈棕黄色,滴加淀粉溶液,溶液变蓝B中产生黄色沉淀,滴加淀粉溶液,未变蓝(1)A中反应的离子方程式为,说明氧化性:Fe3+>I2。

(2)乙同学认为:B中溶液滴加淀粉溶液,未变蓝,原因是Ag++I-AgI↓,于是设计了如下实验:①盐桥中电解质可以使用(填“KCl”或“KNO3”)。

②K闭合时,指针向右偏转,“石墨2”作极,电极反应为。

③当指针归零后,向右侧烧杯中滴加1mol·L-1AgNO3溶液或向左侧烧杯中滴加1mol·L-1KI溶液,指针均向右偏转,说明Ag+(或I-)浓度越大,溶液的氧化性(或还原性)越(填“强”或“弱”)。

④乙同学查阅资料,已知Ksp(AgI)=1×10-16,当等体积等浓度KI和AgNO3溶液混合时,溶液中c(Ag+)=c(I-)= mol·L-1,溶液中c(Ag+)和c(I-)很小,Ag+的氧化性和I-的还原性很弱,二者直接接触,不发生氧化还原反应。

(3)丙同学测得0.1mol·L-1AgNO3溶液的pH=6,认为实验过程中可能是硝酸氧化了I-,请设计实验方案验证丙同学的猜想:

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5.[2023·北京通州区质量监测]某实验小组对FeCl3与Na2SO3的反应进行探究。【实验前的预测】(1)甲同学认为配制FeCl3溶液时,应先将FeCl3固体溶于浓盐酸,再稀释至指定浓度。请结合化学用语说明甲同学配制FeCl3溶液时加浓盐酸的目的: 。

(2)乙同学分析Na2SO3溶液中的微粒组成认为:①溶液含SO32-、HSO3-、H2SO3微粒,且2[c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H②溶液显碱性,且c(OH-)-c(H+)=c(HSO3-)+2c(H2SO你认为乙同学观点正确的是(填序号)。

丙同学根据物质的价态预测FeCl3与Na2SO3两物质可能会发生氧化还原反应,丙同学建议根据原电池原理设计实验并进行操作。【实验设计与操作】(3)两溶液不接触的实验按丙同学思路,设计以下实验进行相关探究。装置实验现象相关探究闭合开关后灵敏电流计指针发生偏转①写出负极的电极反应式:;

②探究正极产物的实验方案为(填操作与现象)

(4)两溶液接触的反应在FeCl3溶液中滴加Na2SO3溶液,边滴加边振荡并观察现象。实验编号c(FeCl3)/(mol·L-1)c(Na2SO3)/(mol·L-1)实验现象Ⅰ1.01.0溶液由橘黄色变为红褐色并有沉淀生成,振荡后沉淀消失。继续滴加Na2SO3溶液,溶液颜色加深,放置一小时后溶液变为绿色Ⅱ1.00.1溶液由橘黄色变为红褐色,没有沉淀生成,继续滴加Na2SO3溶液,溶液颜色加深,放置一小时后溶液变为黄色Ⅲ0.11.0溶液由橘黄色变为红褐色,没有沉淀生成,继续滴加Na2SO3溶液,溶液颜色加深,放置一小时后溶液基本没有变化,依然为红褐色Ⅳ0.10.1溶液由橘黄色变为红色,没有沉淀生成,继续滴加Na2SO3溶液,溶液颜色加深,放置一小时后溶液颜色变为浅绿色,接近无色甲同学认